JP2011225720A - ラジカル重合性樹脂、ラジカル重合性樹脂組成物及びその硬化物 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の他の目的は、柔軟性、耐熱性、及び接着性に優れた硬化物を得ることができるラジカル重合性樹脂及びラジカル重合性樹脂組成物、並びにその硬化物を提供することにある。
で表される化合物から選択された少なくとも1種の化合物と、下記式(2a)〜(2f)
で表わされる化合物から選択された少なくとも1種の化合物とをカチオン重合して得られる樹脂であって、0℃において液体であり、且つ重量平均分子量が500以上であるラジカル重合性樹脂を提供する。
で表されるシランカップリング剤を含んでいてもよい。シランカップリング剤を添加することにより、接着剤として用いたときの無機系材料への接着強度を大幅に向上させることができる。
エポキシ基又はオキセタニル基を有する化合物(A)は式(1a)〜(1b)で表される。式(1a)〜(1b)中、Ra、Rb、Rc、Rd、Re、Rfは、同一又は異なって、水素原子又は炭素数1〜20の酸素原子を含んでいてもよい炭化水素基を示す。但し、Ra、Rb、Rc、Rdのうち少なくとも1つ、及びRe、Rfのうち少なくとも1つは、炭素数4〜20の酸素原子を含んでいてもよい炭化水素基である。炭素原子1〜20の炭化水素基としては、例えば、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、s−ブチル、t−ブチル、ペンチル、ヘキシル、オクチル、2−エチルヘキシル、デシル、ドデシル、テトラデシル、ヘキサデシル、オクタデシル基等の脂肪族炭化水素基(アルキル基等);シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロオクチル、シクロドデシル基等の脂環式炭化水素基;フェニル、ナフチル基等の芳香族炭化水素基;これらが2以上結合した基などが挙げられる。これらの炭化水素基の炭素原子間に酸素原子(−O−)を有していてもよい。
エポキシ基又はオキセタニル基を有する(メタ)アクリル酸エステル(B)は式(2a)〜(2f)で表わされる。式(2a)〜(2f)中、Rxは水素原子又はメチル基を示し、R1〜R4は、それぞれ独立に、水素原子又は炭素数1〜5の炭化水素基を示す。A1は、単結合、炭素数1〜5のアルキレン基、炭素数1〜5のアルキレンオキシアルキレン基又は炭素数1〜5のアルキレンオキシ基(アルキレンオキシ基の酸素原子は式中の環に結合している)を示し、A2は炭素数1〜3のアルキレン基を示す。
本発明のラジカル重合性樹脂組成物は、ラジカル重合性化合物として上記ラジカル重合性樹脂を含む。
開始剤滴下ライン、N2ライン、温度計を装着した3口フラスコに、トルエン9.28g、グリシジルアクリレート(GA)4.41g(34.4mmol)、1,2−エポキシヘキサン17.2g(172 mmol)、p−メトキシフェノール0.0385gの混合液(モノマー混合液)を仕込み、25℃に調温した。次いで、トルエン5.60gと三フッ化ホウ素ジエチルエーテラート(BF3OEt2)0.95g(6.60mmol)の混合液を送液ポンプで2時間かけて定量的に滴下した。滴下終了後、4時間保持して樹脂組成物を得た。これを5倍量のメタノール(p−メトキシフェノール0.1%含有)で沈殿精製を行い、真空乾燥機中(40℃、フルバキューム)で20時間保持することで、無色透明の液状樹脂(C1)を得た。
得られた樹脂(C1)のGPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)により測定した分子量は、Mn(数平均分子量)が600、Mw(重量平均分子量)が900であった。この樹脂は0℃においても液状のままであった。
開始剤滴下ライン、N2ライン、温度計を装着した3口フラスコに、トルエン10.3g、3,4−エポキシシクロヘキシルメチルメタクリレート(商品名「サイクロマーM−100」、ダイセル化学工業社製)6.76g(34.4mmol)、1,2−エポキシヘキサン17.2g(172mmol)、p−メトキシフェノール0.0385gの混合液(モノマー混合液)を仕込み、25℃に調温した。次いで、トルエン5.60gとBF3OEt2 0.95g(6.60mmol)の混合液を送液ポンプで2時間かけて定量的に滴下した。滴下終了後、4時間保持して樹脂組成物を得た。これを5倍量のメタノール(p−メトキシフェノール0.1%含有)で沈殿精製を行い、真空乾燥機中(40℃、フルバキューム)で20時間保持することで、無色透明の液状樹脂(C2)を得た。
得られた樹脂(C2)のGPCにより測定した分子量は、Mnが500、Mwが800であった。この樹脂は0℃においても液状のままであった。
開始剤滴下ライン、N2ライン、温度計を装着した3口フラスコに、トルエン9.90g、3−エチル−3−オキセタニルメチルアクリレート(商品名「OXE−10」、大阪有機工業社製)5.86g(34.4mmol)、1,2−エポキシヘキサン17.2g(172mmol)、p−メトキシフェノール0.0385gの混合液(モノマー混合液)を仕込み、25℃に調温した。次いで、トルエン5.60gとBF3OEt2 0.95g(6.60mmol)の混合液を送液ポンプで2時間かけて定量的に滴下した。滴下終了後、4時間保持して樹脂組成物を得た。これを5倍量のメタノール(p−メトキシフェノール0.1%含有)で沈殿精製を行い、真空乾燥機中(40℃、フルバキューム)で20時間保持することで、無色透明の液状樹脂(C3)を得た。
得られた樹脂(C3)のGPCにより測定した分子量は、Mnが5000、Mwが8500であった。この樹脂は0℃においても液状のままであった。
開始剤滴下ライン、N2ライン、温度計を装着した3口フラスコに、トルエン10.5g、公知の方法で合成した3−エチル−3−(2−アクリロイルオキシエチルオキシメチル)オキセタン(「OXT−C2」)7.37g(34.4mmol)、1,2−エポキシヘキサン17.2g(172mmol)、p−メトキシフェノール0.0385gの混合液(モノマー混合液)を仕込み、25℃に調温した。次いで、トルエン5.60gとBF3OEt2 0.95g(6.60mmol)の混合液を送液ポンプで2時間かけて定量的に滴下した。滴下終了後、4時間保持して樹脂組成物を得た。これを5倍量のメタノール(p−メトキシフェノール0.1%含有)で沈殿精製を行い、真空乾燥機中(40℃、フルバキューム)で20時間保持することで、無色透明の液状樹脂(C4)を得た。
得られた樹脂(C4)のGPCにより測定した分子量は、Mnが5600、Mwが9200であった。この樹脂は0℃においても液状のままであった。
開始剤滴下ライン、N2ライン、温度計を装着した3口フラスコに、トルエン18.7g、GA 4.41g(34.4mmol)、3−エチル−3−(2−エチルヘキシロキシメチル)オキセタン(商品名「OXT−212」、東亞合成社製)39.3g(172mmol)、p−メトキシフェノール0.0385gの混合液(モノマー混合液)を仕込み、25℃に調温した。次いで、トルエン5.60gとBF3OEt2 0.95g(6.60mmol)の混合液を送液ポンプで2時間かけて定量的に滴下した。滴下終了後、4時間保持して樹脂組成物を得た。これを5倍量のメタノール(p−メトキシフェノール0.1%含有)で沈殿精製を行い、真空乾燥機中(40℃、フルバキューム)で20時間保持することで、無色透明の液状樹脂(C5)を得た。
得られた樹脂(C5)のGPCにより測定した分子量は、Mnが4400、Mwが8500であった。この樹脂は0℃においても液状のままであった。
開始剤滴下ライン、N2ライン、温度計を装着した3口フラスコに、トルエン19.7g、「サイクロマーM−100」6.76g(34.4mmol)、「OXT−212」39.3g(172mmol)、p−メトキシフェノール0.0385gの混合液(モノマー混合液)を仕込み、25℃に調温した。次いで、トルエン5.60gとBF3OEt2 0.95g(6.60mmol)の混合液を送液ポンプで2時間かけて定量的に滴下した。滴下終了後、4時間保持して樹脂組成物を得た。これを5倍量のメタノール(p−メトキシフェノール0.1%含有)で沈殿精製を行い、真空乾燥機中(40℃、フルバキューム)で20時間保持することで、無色透明の液状樹脂(C6)を得た。
得られた樹脂(C6)のGPCにより測定した分子量は、Mnが3800、Mwが8300であった。この樹脂は0℃においても液状のままであった。
開始剤滴下ライン、N2ライン、温度計を装着した3口フラスコに、トルエン19.3 g、「OXE−10」5.86g(34.4mmol)、「OXT−212」39.3g(172mmol)、p−メトキシフェノール0.0385gの混合液(モノマー混合液)を仕込み、25℃に調温した。次いで、トルエン5.60gとBF3OEt2 0.95g(6.60mmol)の混合液を送液ポンプで2時間かけて定量的に滴下した。滴下終了後、4時間保持して樹脂組成物を得た。これを5倍量のメタノール(p−メトキシフェノール0.1%含有)で沈殿精製を行い、真空乾燥機中(40℃、フルバキューム)で20時間保持することで、無色透明の液状樹脂(C7)を得た。
得られた樹脂(C7)のGPCにより測定した分子量は、Mnが4500、Mwが7000であった。この樹脂は0℃においても液状のままであった。
開始剤滴下ライン、N2ライン、温度計を装着した3口フラスコに、トルエン19.3g、3−エチル−3−オキセタニルメチルメタクリレート(商品名「OXE−30」、大阪有機工業社製)6.34g(34.4mmol)、「OXT−212」39.2g(172mmol)、p−メトキシフェノール0.0385g、の混合液(モノマー混合液)を仕込み、25℃に調温した。次いで、トルエン5.60gとBF3OEt2 0.95g(6.60mmol)の混合液を送液ポンプで2時間かけて定量的に滴下した。滴下終了後、4時間保持して樹脂組成物を得た。これを5倍量のメタノール(p−メトキシフェノール0.1%含有)で沈殿精製を行い、真空乾燥機中(40℃、フルバキューム)で20時間保持することで、無色透明の液状樹脂(C8)を得た。
得られた樹脂(C8)のGPCにより測定した分子量は、Mnが3600、Mwが5100であった。又、この樹脂は0℃においても液状のままであった。
開始剤滴下ライン、N2ライン、温度計を装着した3口フラスコに、トルエン20.0g、「OXT−C2」7.37g(34.4mmol)、「OXT−212」39.3g(172mmol)、p−メトキシフェノール0.0385gの混合液(モノマー混合液)を仕込み、25℃に調温した。次いで、トルエン5.60gとBF3OEt2 0.95g(6.60mmol)の混合液を送液ポンプで2時間かけて定量的に滴下した。滴下終了後、4時間保持して樹脂組成物を得た。これを5倍量のメタノール(p−メトキシフェノール0.1%含有)で沈殿精製を行い、真空乾燥機中(40℃、フルバキューム)で20時間保持することで、無色透明の液状樹脂(C9)を得た。
得られた樹脂(C9)のGPCにより測定した分子量は、Mnが23300、Mwが40900であった。この樹脂は0℃においても液状のままであった。
開始剤滴下ライン、N2ライン、温度計を装着した3口フラスコに、トルエン1.89g、GA 4.41g(34.4mmol)、p−メトキシフェノール0.0385gの混合液(モノマー混合液)を仕込み、25℃に調温した。次いで、トルエン5.60gとBF3OEt2 0.95g(6.60mmol)の混合液を送液ポンプで2時間かけて定量的に滴下した。滴下終了後、4時間保持して樹脂組成物を得た。これを5倍量のメタノール(p−メトキシフェノール0.1%含有)で沈殿精製を行い、真空乾燥機中(40℃、フルバキューム)で20時間保持することで、無色透明の液状樹脂(C10)を得た。
得られた樹脂(C10)のGPCにより測定した分子量は、Mnが450、Mwが700であった。
開始剤滴下ライン、N2ライン、温度計を装着した3口フラスコに、トルエン2.90g、「サイクロマーM−100」6.76g(34.4mmol)、p−メトキシフェノール0.0385gの混合液(モノマー混合液)を仕込み、25℃に調温した。次いで、トルエン5.60gとBF3OEt2 0.95g(6.60mmol)の混合液を送液ポンプで2時間かけて定量的に滴下した。滴下終了後、4時間保持して樹脂組成物を得た。これを5倍量のメタノール(p−メトキシフェノール0.1%含有)で沈殿精製を行い、真空乾燥機中(40℃、フルバキューム)で20時間保持することで、無色透明の液状樹脂(C11)を得た。
得られた樹脂(C11)のGPCにより測定した分子量は、Mnが550、Mwが850であった。
開始剤滴下ライン、N2ライン、温度計を装着した3口フラスコに、トルエン2.51 g、「OXE−10」5.86g(34.4mmol)、p−メトキシフェノール0.0385gの混合液(モノマー混合液)を仕込み、25℃に調温した。次いで、トルエン5.60gとBF3OEt2 0.95g(6.60mmol)の混合液を送液ポンプで2時間かけて定量的に滴下した。滴下終了後、4時間保持して樹脂組成物を得た。これを5倍量のメタノール(p−メトキシフェノール0.1%含有)で沈殿精製を行い、真空乾燥機中(40℃、フルバキューム)で20時間保持することで、無色透明の液状樹脂(C12)を得た。
得られた樹脂(C12)のGPCにより測定した分子量は、Mnが4000、Mwが7500であった。
開始剤滴下ライン、N2ライン、温度計を装着した3口フラスコに、トルエン2.72g、「OXE−30」6.34g(34.4mmol)、p−メトキシフェノール0.0385gの混合液(モノマー混合液)を仕込み、25℃に調温した。次いで、トルエン5.60gとBF3OEt2 0.95g(6.60mmol)の混合液を送液ポンプで2時間かけて定量的に滴下した。滴下終了後、4時間保持して樹脂組成物を得た。これを5倍量のメタノール(p−メトキシフェノール0.1%含有)で沈殿精製を行い、真空乾燥機中(40℃、フルバキューム)で20時間保持することで、無色透明の液状樹脂(C13)を得た。
得られた樹脂(C13)のGPCにより測定した分子量は、Mnが3600、Mwが4000であった。
開始剤滴下ライン、N2ライン、温度計を装着した3口フラスコに、トルエン3.16g、「OXT−C2」7.37g(34.4mmol)、p−メトキシフェノール0.0385gの混合液(モノマー混合液)を仕込み、25℃に調温した。次いで、トルエン5.60gとBF3OEt2 0.95g(6.60mmol)の混合液を送液ポンプで2時間かけて定量的に滴下した。滴下終了後、4時間保持して樹脂組成物を得た。これを5倍量のメタノール(p−メトキシフェノール0.1%含有)で沈殿精製を行い、真空乾燥機中(40℃、フルバキューム)で20時間保持することで、無色透明の液状樹脂(C14)を得た。
得られた樹脂(C14)のGPCにより測定した分子量は、Mnが19000、Mwが39000であった。
下記表1〜3に示す組成及び配合割合に従って、各成分を混合溶解し、熱ラジカル重合性樹脂組成物を調製した。尚、表中の数値は重量部を示す。表中のC1〜C14は実施例1〜9、比較例1〜5で得られたラジカル重合性樹脂を示す。表中の「デカンジアクリレート」は1,10−デカンジオールジアクリレート(2官能アクリレート;和光純薬工業社製)を意味する。シランカップリング剤は3−アクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン(=3−トリメトキシシリルプロピルアクリレート)である。「BPO」は過酸化ベンゾイル(ラジカル重合開始剤)を示す。
実施例7で得られたラジカル重合性樹脂(C7)16gと、1,10−デカンジオールジアクリレート(2官能アクリレート;和光純薬工業社製)2g、ベンゾフェノン(光ラジカル重合開始剤)0.2gを混合溶解して、光ラジカル重合性樹脂組成物を調製した。
実施例10〜45で得られた熱ラジカル重合性樹脂組成物を、テフロン(登録商標)製の型枠(20mm×50mm×1mm)に流し込み、真空乾燥機内で乾燥後(40℃、10分間、フルバキューム)、N2雰囲気下で加熱硬化(140℃、10分間)した結果、フィルム状硬化物が得られた。
実施例46で得られた光ラジカル重合性樹脂組成物を、テフロン(登録商標)製の型枠(20mm×50mm×1mm)に流し込み、真空乾燥機内で乾燥後(40℃、10分間、フルバキューム)、ベルトコンベアー式紫外線照射装置(ウシオ電機製、UVC−02516SAA02)を用いて紫外線を照射した結果、フィルム状硬化物が得られた。その際の照射エネルギーは約2J(波長:320−390nm)であった。紫外線照射後の硬化物は、大気中100℃で1時間加熱処理した。
実施例46で得られた光ラジカル重合性樹脂組成物20gをシリンジで押出し、押し出された液に紫外線(波長:365nm)を照射した結果、直径が50〜2000μmであるファイバー状硬化物が得られた。
(1)Siウエハの接着プロセス
実施例10〜45、比較例6〜15で得られた熱ラジカル重合性樹脂組成物を、それぞれ、基材(Siウエハ、テンパックスガラス、アルミ板またはPETフィルム)にスピンコーターにより約1〜5μmの厚みになるよう塗布した。その後、真空乾燥機内で塗膜乾燥後(40℃、10分間、フルバキューム)、貼り合せ(140℃、10分間)を行った。得られた試料(接着サンプル)について、以下の評価を行った。結果を表1〜3に示す。表中の材質1〜5は下記のものを示す。
材質1:Siウエハどうしを貼り合わせたもの
材質2:テンパックスガラスどうしをを貼り合わせたもの
材質3:Siウエハとテンパックスガラスを貼り合わせたもの
材質4:アルミ板とテンパックスガラスを貼り合わせたもの
材質5:PETフィルムどうしを貼り合わせたもの
Siウエハとテンパックスガラスを貼り合わせた接着サンプル(材質3)を顕微鏡により観測し、気泡やはがれの有無を調査し、下記基準で評価した。
評価基準:気泡やはがれが見られなかったときを「○」、見られたときを「×」とした。
Siウエハどうしを貼り合わせた接着サンプル(材質1)について剥離試験を行い、接着しているが手で剥がれるものは△、手で剥がれないが4点曲げ試験において7J/m2以下の耐性のものは○、4点曲げ試験において7J/m2以上の曲げ応力に耐えるものは◎とした。
各接着サンプルを150℃で30分間加熱後、直ちに液体窒素に浸漬する試験を5回繰り返し、はがれやクラック(ひび割れ)、試験前からの変化発生の有無を目視と顕微鏡により調査し、下記基準で評価した。
評価基準:はがれやクラック(ひび割れ)が見られなかったときを「○」、見られたときを「×」とした。なお、材質1については、剥がれクラックがない状態を「○」とした。また、材質5については、PETフィルムの耐熱性上、加熱を140℃までとした。
Claims (8)
- 下記式(1a)〜(1b)
で表される化合物から選択された少なくとも1種の化合物と、下記式(2a)〜(2f)
で表わされる化合物から選択された少なくとも1種の化合物とをカチオン重合して得られる樹脂であって、0℃において液体であり、且つ重量平均分子量が500以上であるラジカル重合性樹脂。 - 請求項1記載のラジカル重合性樹脂を含むラジカル重合性樹脂組成物。
- さらに、熱又はエネルギー線ラジカル重合開始剤を含む請求項2記載のラジカル重合性樹脂組成物。
- 熱ラジカル重合開始剤が有機過酸化物である請求項3記載のラジカル重合性樹脂組成物。
- さらに、ラジカル重合性官能基数が2〜6のラジカル重合性モノマーを含む請求項2〜5の何れかの項に記載のラジカル重合性樹脂組成物。
- 請求項2〜6の何れかの項に記載のラジカル重合性樹脂組成物をラジカル重合して得られる硬化物。
- 硬化物がフィルム状またはファイバー状である請求項7に記載の硬化物。
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